WiFi NodeM ESP8266 + DAC MCP4921

18.05.2018
By

Задача – создать недорогое решение для получения «настоящего» напряжения 0-5V, управляемого по вайфай сети GET запросом.

В качестве решения были выбраны WiFi NodeM ESP8266 и микросхема ЦАП MCP4921 ( для этой микросхемы была в сети найдена хорошая библиотека для IDE Arduino, модернизировав которую,удалось  получить работоспособный код для ESP8266 в среде ардуино)

Как установить и настороить IDE Arduino хорошо рассказано в материалах 1 и 2 .

Для программирования платы в среде Arduino надо выбрать (для платы RobotDyn) NodeMCU 1.0

Соответствие контактов, используемых в среде Arduino и платы:

Т.е. digitalWrite(0, HIGH) обозначит 3.3V  на пине D3.

Для использования ШИМа используется команда analogWrite(16, 1024) – на пинах, на которых есть ШИМ ( волнистая линия от контактов):

 Для получения » настояшего» не шимового, сглаженного напряжения использована микросхема MCP 4921 серии 49xx (последняя цифра показывает число каналов, предпоследняя – качество ЦАП (2 – 12 разрядный преобразователь).

ссылка на документацию серии.

Для работы микросхемы с IDE Arduino есть библиотека. Но библиотека для Arduino, не для ESP8266.

Для того, чтобы она стала компилироваться, необходимо поставить в ремарки все «ускорения» предусмотренные Автором библиотеки ( где он напямую программирует порты Atmel микропроцессоров.

В файле DAC_MCP49xx.cpp необходимо поставить в ремарки выражения, содержащие следующие команды:

  //if (this->port_write)
  //  PORTB &= 0xfb; // Clear PORTB pin 2 = arduino pin 10
  //else

Ссылка на загрузку отредактированной библиотеки (архив 7Z)

Для работы этой библиотеки требуется стандартная для Arduino библиотека SPI.h.

» Библиотека SPI поддерживает все API Arduino-библиотеки SPI, включая функции beginTransaction() и endTransaction(), а также настройку фазы тактового сигнала (CPHA). Настройка полярности тактового сигнала (CPOL) пока не поддерживается (не работают режимы SPI_MODE2 и SPI_MODE3).

По умолчанию контактами для SPI являются…

  • GPIO13 (MOSI)
  • GPIO12 (MISO)
  • GPIO14 (SCLK)

Также есть расширенный режим, позволяющий перенести шину SPI на аппаратные контакты SPI0. Для этого сначала вызовите функцию SPI.begin(), а затем SPI.pins(6, 7, 8, 0). В результате контакты изменятся на…

  • SD1 (MOSI)
  • SD0 (MISO)
  • CLK (SCLK)
  • GPIO0 (HWCS)

Этот режим использует те же контакты, что и контроллер, который считывает из flash-памяти программный код и управляется аппаратным арбитром (у flash-памяти всегда более высокий приоритет). В этом режиме линия CS будет управляться не вами, а самим устройством. У вас нет возможности узнать, когда арбитр дает доступ к шине, поэтому вы не можете управлять линией CS при помощи GPIO-контакта, т.е. вы должны позволить ему управлять линией CS автоматически. »

Схема соединений:

Скетч для Ардуино (сервер):

/*
*  This sketch demonstrates how to set up a simple HTTP-like server.
*  The server will set a GPIO pin depending on the request
*    http://server_ip/gpio/0 will set the GPIO2 low,
*    http://server_ip/gpio/1 will set the GPIO2 high
*  server_ip is the IP address of the ESP8266 module, will be
*  printed to Serial when the module is connected.
*/
#include <SPI.h> // need for DAC_MCP49xx.h
#include <DAC_MCP49xx.h> // for MCP4921 DAC which prepare analog current (0-5V)
#include <ESP8266WiFi.h> // for wifi internet
const char* ssid = "ваш ssid wifi"; // ssid
const char* password = "ваш пароль на доступ к сети"; // password
// Create an instance of the server
// specify the port to listen on as an argument
WiFiServer server(80);
// creating DCA instance
DAC_MCP49xx dac(DAC_MCP49xx::MCP4921, 16);

// setup procedure
void setup() {
    // beginning serial port for check status
    Serial.begin(115200);
    delay(10);

    // prepare GPIO2 (invert led on board)
    pinMode(2, OUTPUT);

    // prepare PWM pin (D3 pin)
    pinMode(0, OUTPUT);

    //first parameters for pins and DAC
    digitalWrite(2, 0);
    analogWrite(0, 0);
    dac.output(0);

    // Connect to WiFi network
    Serial.println();
    Serial.print("Connecting to ");
    Serial.println(ssid);
    //setup wifi
    WiFi.begin(ssid, password);
    //waiting for connection
    while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
      delay(500);
      Serial.print("*");
    }
    Serial.println();
    Serial.println("WiFi connected");
    // Start the server
    server.begin();
    Serial.println("Server started");
    // Print the IP address
    Serial.print("IP address: ");
    Serial.println(WiFi.localIP());
}

// loop procedure
void loop() {
  // Check if a client has connected
  WiFiClient client = server.available();
  if (!client) {
    return;
  }
  // Wait until the client sends some data
  Serial.println("new client connected");
  while(!client.available()){
    delay(1);
  }
  // Read the first line of the request
  String req = client.readStringUntil('\r');
  Serial.println(req);
  client.flush();

  // Match the request
  int led_val;
  int pwm_val;
  int val_dac;
  if (req.indexOf("/gpio/0") != -1){
    led_val = 1; // led off
    pwm_val = 512; // half of full PWM
    val_dac = 0; // 0V
  }
  else if (req.indexOf("/gpio/1") != -1){
    val = 0; // led on
    val1 = 1024; // full PWM
    val_dac = 4095;// 5V
  }
  else {
    Serial.println("invalid request");
    client.stop();
    return;
  }

  // Set GPIO2 according to the request
  digitalWrite(2, val);
  // Set GPIO0 (D3 of board)
  analogWrite(0, val1);
  // set current thru DAC
  dac.output(val_dac);
  client.flush();
  // Prepare the response
  String s = "HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Type: text/html\r\n\r\n<!DOCTYPE HTML>\r\n<html>\r\nGPIO is now ";
  s += (val)?"high":"low";
  s += "</html>\n";
  // Send the response to the client
  client.print(s);
  delay(1);
  Serial.println("Client disonnected");
  // The client will actually be disconnected
  // when the function returns and 'client' object is destroyed
}

Осциллограф показывает очень хорошее качество "нормального" напряжения:
управляется сервер через GET запрос по адресу ESP8266:

Исходниками материалов для статьи послужили отличные посты, доступные в предыдущей статье.

Добавить комментарий